黄土高原是世界上分布最集中、面积最大的黄土沉积区,也是地质环境脆弱区和黄土灾害频发区。随着“西部大开发”和“一带一路”政策的全面推进,平山造城等重大工程建设应运而生,带来了新的黄土灾害隐患,威胁着黄土地区生态地质环境和人居安全。然而,究其本质原因在于黄土特殊的微结构特性。黄土宏观力学行为受其微结构的显著影响,而其微观结构则随外界环境变化而不断演变。基于微观结构演变与宏观力学特性响应的多尺度研究是深层次认识和解决黄土工程地质问题及其灾变效应的重要基础和关键。本文选题依托国家自然科学基金重大项目“黄土地质结构与水循环模式及介质灾变力学行为”,以延安新区马兰黄土（Q3）为研究对象,借助一系列室内物理力学试验和微观结构测试,系统对比研究了原状和重塑黄土宏观湿载变形和剪切特性及其微结构形貌和孔隙特征演变规律,分析了初始结构性对黄土宏观力学特性的影响,建立了宏观力学特性与微结构演变之间的相关关系,揭示了湿载作用下黄土宏观变形破坏的微结构效应和潜在致灾特性,为黄土高原工程建设和防灾减灾提供理论依据。主要研究成果如下:（1）竖向压力、含水量和干密度对原状和重塑黄土的湿载变形影响显著。黄土在不同含水条件下的湿陷起始压力均接近其在饱和状态时的结构屈服应力,而峰值湿陷压力则正相关于其自身的结构屈服应力;原状黄土增湿湿陷起始压力随增湿含水量的增加呈幂函数减小,临界含水量和孔隙比及增湿敏感性与竖向压力有关;荷载作用下原状黄土增湿变形全过程呈非增湿变形、非饱和增湿变形、增湿湿陷变形和非变形4个阶段。（2）基于原状和重塑黄土CU试验结果,发现:随围压的减小（<100k Pa）、含水量（>30%）和干密度（>1.51g/cm3）的增大,土体应力-应变曲线由应变硬化向应变软化过渡,而应力比变化对其影响相对较小;原状黄土粘聚力随含水量的增加呈指数形式降低,重塑黄土粘聚力随干密度的增大呈非线性增大,而两者的内摩擦角均变化较小;土体破坏后主要呈均匀压密、剪切、分层和侧胀4种模式;饱和原状黄土在不同围压下均具有潜在液化和流滑破坏的可能。（3）天然沉积原状黄土中粗粒、粗粒外附粘粒和集粒随意松散排列,通过少量粘粒、碳酸钙和铁的氧化物相互连接,使黄土呈开放亚稳的架空结构体系及粒内孔隙（<0.05μm）和粒间孔隙群（>0.05μm）的双峰孔隙分布特征,这种双峰孔隙结构并没有随加载、增湿和剪切而消除。加载导致总孔隙体积减少,而孔隙尺寸变化不大（<-2μm）;增湿和剪切导致中孔隙（2.5-14μm）体积大幅减小,大孔隙（>14μm）体积稳定减少,小孔隙（0.05-2.5μm）体积增加,而微孔隙（<0.05μm）体积变化不大,同时总孔隙体积和特征孔径也显著减小。竖向压力、围压和含水量的增大及应力比的减小会促进各孔隙结构要素发生不同程度的演变,其中,应力比的影响相对较小。（4）湿载和剪切导致重塑黄土的双峰孔隙结构转变为三峰分布,但高干密度下剪切后三峰分布被破坏。湿载后中孔隙（3.5～2.5μm-20～9μm）体积减小,微孔隙（≤0.06μm）体积略微减少,小孔隙（0.06-3.5～2.5μm）和大孔隙（≥20～9μm）体积增加,但对于初始结构致密的较高干密度土体,淋滤作用会增强大孔隙的连通和发育,导致总孔隙体积和特征孔径增大;剪切前后重塑黄土孔隙结构演变与原状黄土类似,受干密度影响。（5）相比原状黄土,重塑黄土具有更多大尺寸的集粒和粒间孔隙及更少的粒间胶结结构,在水、力作用下更易失稳屈服,微观结构调整空间更大,导致其宏观湿载变形量更大,应变硬化程度更高,孔隙水压力和抗剪强度较小。（6）天然原状黄土压缩变形主要归因于总孔隙的整体压密,尤其是活性、不稳定架空孔隙的完全收缩。黄土增湿湿陷变形实质上是其微结构体系从开放、亚稳定、非抗水架空结构向均匀、紧密的镶嵌-胶结结构不断演化的一种宏观压密表现,与含水量、竖向压力、增湿水平和干密度有关。这种崩塌链式反应主要表现为粒间胶结物的软化、崩解和重组,颗粒的滑移和重排,大、中孔隙体积和优势孔径的减小、小孔隙体积的增加,以及宏观体缩响应。其中,重塑黄土孔隙和颗粒层次的变化更为明显。（7）黄土宏观剪切变形破坏是不同微结构层次和要素不断演变的结果,主要表现为胶结物的软化、分散和重组,颗粒的旋转、破碎、滑移和重排,大、中孔隙体积和优势孔径的减少、小孔隙体积的增加,以及特定条件下剪切裂缝的产生和发展,这一过程取决于围压、应力比、含水量、干密度及试样的变形破坏模式。（8）湿载作用下黄土微结构演变与其宏观力学特性响应基本一致、协同。不同微观结构层次和要素对外界条件变化的敏感度及其对黄土力学特性的影响不同（正、反、无明显相关关系）。就孔隙层次变化而言,主要反映在粒间孔隙群中（减少、减少和相互转化、增加和相互转化）,惰性、稳定的粒内孔隙（微孔隙）基本不变。